Singularitatea inelului
Singularitatea inelului englezesc ( singularitatea inelului sau ringularitatea) este singularitatea gravitațională a unei găuri negre rotative sau a unei gauri negre Kerr , așa-numita pentru că are forma unui inel. [1]
Descrierea singularității inelului
Când un corp sferic care nu se rotește cu rază critică se prăbușește sub propria gravitație , conform teoriei relativității generale se va prăbuși într-un singur punct. Nu este cazul unei găuri negre rotative (o gaură neagră Kerr ). Distribuția masei unui corp rotativ al fluidului nu este sferică (are o umflătură ecuatorială ) și are impuls unghiular diferit de zero. Deoarece un punct nu poate susține rotația sau impulsul unghiular în fizica clasică (relativitatea generală este considerată clasică în sensul că nu respectă fizica cuantică), forma minimă a singularității care poate susține aceste proprietăți este în schimb un inel cu grosime zero, dar diferit de zero rază, iar acest inel se numește singularitate sau ringularitate Kerr.
Efectul de rotație rotativă a unei găuri negre rotative, descris de metrica Kerr , face ca spațiul-timp din vecinătatea inelului să sufere o curbură în direcția mișcării inelului. De fapt, acest lucru înseamnă că diferiți observatori așezați în jurul unei găuri negre Kerr cărora li se cere să indice centrul de greutate aparent al găurii pot indica diferite puncte de pe inel. Obiectele în cădere vor începe să capete impuls unghiular din inel înainte de a-l atinge efectiv, iar calea urmată de un fascicul de lumină perpendicular (care se deplasează inițial spre centrul inelului) se va curba în direcția mișcării inelului înainte de a se intersecta cu inelul. .
Crossability și nuditate
Un observator care traversează orizontul evenimentelor unei găuri negre care nu se rotește, nu este încărcat (Schwarzschild) nu poate evita singularitatea centrală, care se găsește în viitorul oricărei linii universale din orizont. Prin urmare, spaghetificarea de către forțele de maree a singularității centrale nu poate fi evitată.
Acest lucru nu este neapărat adevărat cu o gaură neagră Kerr. Un observator care cade într-o gaură neagră Kerr poate fi capabil să evite singularitatea centrală prin utilizarea inteligentă a orizontului de evenimente interne asociat cu această clasă de găuri negre. Acest lucru face posibil din punct de vedere teoretic (dar probabil nu practic) [2] ca gaura neagră a lui Kerr să acționeze ca un fel de gaură de vierme , poate chiar o gaură de vierme traversabilă. [3]
Singularitatea lui Kerr ca model de gaură de vierme
Singularitatea Kerr poate fi folosită și ca instrument matematic pentru a studia „problema liniei de câmp” a găurii de vierme. Dacă o particulă este trecută printr-o gaură de vierme, ecuațiile de continuitate pentru câmpul electric sugerează că liniile câmpului nu trebuie rupte. Când o sarcină electrică trece printr-o gaură de vierme, liniile câmpului de sarcină ale particulelor par să emane din intrare și ieșirea câștigă un deficit de densitate a sarcinii datorită principiului Bernoulli . (Pentru masă, intrarea câștigă densitate de masă și orificiul de ieșire câștigă un deficit de densitate de masă.) Deoarece o singularitate Kerr are aceeași caracteristică, ne permite să studiem și această problemă.
Existența singularităților inelare
În general, este de așteptat ca, din moment ce prăbușirea obișnuită la o singularitate sub relativitate generală implică condiții arbitrare dense, efectele cuantice pot deveni semnificative și pot împiedica formarea singularității ( fuzz cuantic ). Fără efecte gravitaționale cuantice, există motive întemeiate să suspectăm că geometria internă a unei găuri negre rotative nu este geometria Kerr. Orizontul de evenimente interne al geometriei Kerr nu este probabil stabil, datorită deplasării infinite a albastrului radiației care se încadrează. [4] Această observație a fost susținută de investigația găurilor negre încărcate, care au prezentat un comportament similar de „deplasare infinită albastră”. [5] Deși s-a făcut multă muncă, prăbușirea gravitațională realistă a obiectelor în găurile negre rotative și geometria rezultată continuă să fie un subiect activ de cercetare. [6] [7] [8] [9] [10]
Notă
- ^ Paul Sukys, Lifting the Scientific Veil , Rowman & Littlefield , 1999, p. 533 , ISBN 978-0-8476-9600-0 .
- ^ Roy Kerr: Spinning Black Holes (Prelegere la Universitatea din Canterbury, cod de timp 49m8s
- ^ William J. III Kaufmann, Frontierele cosmice ale relativității generale , Boston, Toronto, Little, Brown and Company (Inc.), 1977, p. 178,9.
- ^ Roger Penrose, Battelle Rencontres , editat de de Witt, New York, WA Benjamin, 1968, p. 222.
- ^ E. Poisson și W. Israel, Structura internă a găurilor negre , în Phys. Rev. D , vol. 41, nr. 6, 1990, pp. 1796-1809, Bibcode : 1990PhRvD..41.1796P , DOI : 10.1103 / PhysRevD.41.1796 , PMID 10012548 .
- ^ Shahar Hod și Tsvi Piran, Structura interioară a găurilor negre , în rel. General Grav. , vol. 30, n. 11, 1998, p. 1555, Bibcode : 1998GReGr..30.1555H , DOI : 10.1023 / A: 1026654519980 , arXiv : gr-qc / 9902008 .
- ^ Amos Ori, Oscillatory Null Singularity inside Realistic Spinning Black Holes , în Physical Review Letters , vol. 83, nr. 26, 1999, pp. 5423-5426, Bibcode : 1999PhRvL..83.5423O , DOI : 10.1103 / PhysRevLett.83.5423 , arXiv : gr-qc / 0103012 .
- ^ Patrick R Brady, Serge Droz și Sharon M Morsink, Singularitatea târziu în interiorul găurilor negre non-sferice , în Physical Review D , vol. 58, nr. 8, 1998, p. 084034, Bibcode : 1998PhRvD..58h4034B , DOI : 10.1103 / PhysRevD.58.084034 , arXiv : gr-qc / 9805008 .
- ^ Igor D. Novikov, Developments in General Relativity: Black Hole Singularity and Beyond , în Texas în Toscana , 2003, pp. 77-90, Bibcode : 2003tsra.symp ... 77N , DOI : 10.1142 / 9789812704009_0008 , ISBN 978-981-238-580-2 , arXiv : gr-qc / 0304052 .
- ^ Lior M. Burko și Amos Ori, Sunt neapărat obiecte fizice arse de cearșaful albastru în interiorul unei găuri negre? , în Physical Review Letters , vol. 74, nr. 7, 13 februarie 1995, pp. 1064-1066, Bibcode : 1995PhRvL..74.1064B , DOI : 10.1103 / PhysRevLett.74.1064 , PMID 10058925 , arXiv : gr-qc / 9501003 .
Perspective
- Kip Thorne , găurile negre și salturile în timp. Moștenirea lui Einstein , Castelvecchi, 2017, ISBN 978-8832821949 .
- Matt Visser, Lorentzian Wormholes: de la Einstein la Hawking , AIP Press, 1995.
